UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGÓN

LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

PRÁCTICA No. 2

TITULO: “CIRCUITO ELEMENTAL”

GRUPO: EM-13 EQUIPO: A

INTEGRANTES:

FERNANDEZ CANO VERONICO DAVID RICARDO

LARA GONZALEZ MARTIN

PÉREZ VILCHIS GONZALO

TREJO IGLESIAS FRANCISCO

PROFESOR: FRANCISCO JAVIER SAMPAYO SANDOVAL

SAN JUAN DE ARAGÓN A 4 DE SEPTIEMBRE DEL 2012

Cuestionario preliminar

1. ¿Qué es medir?

Es una técnica por medio de la cual asignamos un número a una propiedad física, como resultado de una comparación de dicha propiedad con otra similar tomada como patrón, la cual se ha adoptado como unidad.

2. Defina multímetro y explique su función como voltímetro

El multímetro, es un dispositivo electrónico de medida que combina varias funciones en una sola unidad, se utiliza para medir diferentes acciones de los electrones en componentes eléctricos y electrónicos. Con este instrumento se podrá medir “resistencia”, “corriente” y “tensión eléctrica”.

Su función como voltímetro es medir la diferencia de potencial, esta diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera en un circuito se mide al unir las terminales del voltímetro entre estos puntos sin abrir el circuito.

3. Explique qué es una fuente de voltaje y su función dentro de un circuito eléctrico

Es un dispositivo electrónico que tiene la finalidad de generar una diferencia de potencial entre sus terminales, lo que conocemos como voltaje, para generar una corriente eléctrica.

4. Diga que es un interruptor

Un interruptor es parte de un circuito eléctrico, el que, como su nombre lo dice permite interrumpir el paso de la corriente, o también desviarlo a otro conductor.

5. Mencione algunos tipos de interruptores

Diferencial, centrifugo, Half effect switch, inercial, de nivel, burbuja, de flujo

6. Defina voltaje, ¿Cuáles son sus unidades?

El voltaje es un sinónimo de tensión y de diferencia de potencial. En otras palabras el voltaje es el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula para que ésta se mueva de un lugar a otro. En el Sistema Internacional de Unidades, dicha diferencia de potencial se mide en voltios (V) y esto determina la categorización de “bajo” y “alto” voltaje.

7. Mediante un diagrama, indique como se conectan “N” baterías en serie

8. Mediante un diagrama, indique como se conectan “N” baterías en paralelo

9. Defina circuito eléctrico (OFF)

Un circuito abierto es aquel en el que la energía no fluye, por diversos factores. Es un circuito en el cual la resistencia del sistema es mayor a la que puede generar la fuente de energía y por esto la energía no fluye; esto se debe ya sea a que la fuente de poder es muy débil o a que la resistencia es demasiado grande

10.¿Cuál es el objetivo de conectar baterías en serie?

Teniendo en cuenta que la conexión en serie nos dice que los aparatos se encuentran conectados de forma continua y que los electrones que pasan por uno de los aparatos son los mismos que pasan por los siguientes aparatos, podemos decir que el objetivo sería el simplificar de alguna manera las conexiones puesto que no se necesitan de varios circuitos conectados a diferentes fuentes, sino uno sólo en el que están todos los aparatos conectados

11.Defina circuito mixto, ¿Qué otros nombres recibe?

Es una combinación de elementos tanto en serie como en paralelo. Para la resolución de estos problemas se trata de resolver primero todos los elementos

que están en serie y en paralelo finalmente para reducirlo a un circuito puro, bien sea en serie o en paralelo.

12.Defina corriente alterna

Se denomina corriente alterna a la corriente en que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de energía.

13.Liste los tipos de corriente eléctrico que existen

alterna

continua

trifásica

14.Especifique las características físicas de un circuito:

a) Serie

Se define un circuito en serie como aquel circuito en el que la corriente eléctrica sólo tiene un solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos intermedios. En el caso concreto de solo arreglos de resistencias la corriente eléctrica es la misma en todos los puntos del circuito

b) Paralelo

Se define un circuito paralelo como aquel circuito en el que la corriente eléctrica se bifurca en cada nodo. Su característica más importante es el hecho de que el potencial en cada elemento del circuito tiene la misma diferencia de potencial.

Los conductores eléctricos. Sirven para conectar el circuito entre la

fuente de voltaje y la carga, proporcionando un camino para la

circulación de la corriente. Son aquellos materiales por los cuales

la corriente eléctrica fluye con mucha facilidad. Generalmente

son conductores de cobre.

OBJETIVOS.

Comprender la conexión de un circuito básico. Aprender el nombre y uso de una fuente de voltaje. Aprender el nombre y uso de los mandos y controles de un multímetro

(como voltímetro). Realizar mediciones de tensión eléctrica. Observar la diferencia entre un circuito abierto y un circuito cerrado.

INTRODUCCION

CIRCUITO ELECTRICO

Es una combinación de componentes conectados entre sí de manera que proporcionan una o más trayectorias cerradas que permitan la circulación de la corriente y el aprovechamiento de ésta para la realización de un trabajo útil.

ESTRUCTURA BASICA DE UN CIRCUITO

Un circuito eléctrico está constituido básicamente por: fuente, carga y conductores.

FUERZA ELECTROMOTRIZ Y RESISTENCIA INTERNA

Una fuente de voltaje Suministra la fuerza

necesaria para impulsar los electrones libres a

través del circuito. Puede ser una pila, una batería o el tomacorriente de casa.

Una carga o receptor de energía. Es el artefacto que aprovecha el paso de la corriente eléctrica a

través de el para cumplir un determinado trabajo, convirtiendo

la energía eléctricas en otras formas de energía. Puede ser una lámpara, un motor, una bobina o

cualquier otro aparato que funcione por medio de la corriente

eléctrica.

Toda batería es un generador de corriente continua (C.C.). Todas las fuentes de alimentación tienen una resistencia interna (ri). Esta se considera conectada en serie al circuito, como se muestra en la figura:

Como una corriente debe pasar por esta resistencia, si la fuente no está entregando corriente, la caída de voltaje en ri es cero, de manera que el voltaje completo Vv se aplica a las terminales de salida. Este es el voltaje a circuito abierto, voltaje sin carga o voltaje sin carga o voltaje en vacío.

Si se conecta una resistencia de carga Rl a la fuente, Rl debe estar en serie con ri, como se muestra en la figura:

Cuando la corriente IL circula por el circuito, la caída de voltaje interna IL ri, disminuye el voltaje VL entre las terminales a y b de la fuente, de manera que VL = VV - (IL ri). Siendo éste el voltaje de carga.

MEDICION DE VOLTAJE

El multímetro, en función de voltímetro, se conecta en paralelo con respecto al elemento que se desea conocer. Sus unidades son los volts (V).

CONCEPTOS NECESARIOS.

a) Voltaje (unidades).b) Circuito abierto.c) Circuito cerrado.d) FEM

EQUIPO

Multímetro Transformador de 127/12 volts 3 focos de 12 volts Tablero de conexiones Caimanes y puntas de prueba 2 interruptores de 1 cuchilla 2 interruptores de tres vías 2 fuentes de poder de C.D.

DESARROLLO

Para comenzar con la práctica el profesor nos dio una completa introducción sobre el uso y finalidad de la fuente de poder y del multímetro, que es el suplente del voltímetro.

1) Explicación por parte del instructor sobre el uso y manejo de la fuente de poder y el multímetro (en función de multimetro).

2) Arme el siguiente arreglo:

3) Abra y cierre el interruptor varias veces. Anote sus observaciones:

Lo que pudimos observar fue que el foco prendía y apagaba dependiendo del estado en el que se encontraba el interruptor (abierto o cerrado), el interruptor servía, como su nombre lo indica, como un interruptor de corriente de modo que “corta” la energía que esta siendo suministrada al foco para que éste encienda.

4) Mida el voltaje en el foco cuando el interruptor está abierto:

Vfoco

0 V

5) Mida el voltaje en el foco cuando el interruptor está cerrado:

Vfoco 12V

6) Sustituya el transformador por una fuente de C.D. de 15 volts. Repita el procedimiento anterior. Anote sus mediciones:

El resultado obtenido cuando estaba abierto el circuito:

El resultado obtenido cuando estaba cerrado el circuito:

7) Alambre el siguiente arreglo:

8) Abra y cierre los interruptores alternativamente. Anote sus observaciones:

Lo que pudimos observar fue: como la apertura y cierre de los interruptores se realizaba alternativamente de modo que cuando uno estaba abierto el otro estaba cerrado, observamos que el foco se mantenía apagado; fuera cual fuera el interruptor abierto o cerrado, siempre y cuando no estuvieran los dos cerrados simultáneamente el resultado fue el mismo y el foco permaneció apagado.

9) Mida el voltaje en el foco y llene la siguiente tabla:

INTERRUPTOR 1

INTERRUPTOR 2

VOLTAJEC.A. C.D.

Abierto Abierto 0 V 0 VAbierto Cerrado 0 V 0 VCerrado Abierto 0 V 0 VCerrado Cerrado 12 V 15 V

Vfoco

0 V

Vfoco

15 V

10)Anote sus observaciones:

Para este experimento debía estar cerrado el circuito, el interruptor, aparte de lo que se pudo o no observar durante el experimento, antes de realizar el experimento dedujimos de alguna manera los resultados que podíamos obtener y cuando realizamos el experimento pudimos constatar si estábamos o no en lo correcto.

11)Sustituya el transformador por una fuente de C.D. de 15 volts. Repita el procedimiento y anote sus resultados.

De alguna manera los resultados fueron los mismos y lo podemos ver claramente en la tabla de anterior donde los resultados fueron parecidos. Es de destacar que cuando los interruptores están cerrados existe un flujo de voltaje que no es igual pero de alguna son parecido.

12) Alambre el siguiente arreglo:

13)Abra y cierre los interruptores alternativamente. Anote sus observaciones.

Cuando el interruptor 1 estaba cerrado y el otro abierto el foco encendía y cuando el interruptor 2 se cerraba y se abría el 1 el resultado era el mismo.

14) Mida el voltaje en el foco y llene la siguiente tabla:

INTERRUPTOR 1

INTERRUPTOR 2

VOLTAJEC.A. C.D.

Abierto Abierto 0 V 0 VAbierto Cerrado 12 V 15 VCerrado Abierto 12 V 15 VCerrado Cerrado 12 V 15 V

15)Anote sus observaciones:

La corriente logra pasar aunque alguno de los interruptores se encuentra abierto mientras alguno este cerrado, pero si los dos están cerrados prende sin problema alguno. Solo cuando los dos interruptores se encuentran abiertos, la corriente no logra llegar al foco.

16)Sustituya el transformador por una fuente de C.D. de 15 volts. Repita el procedimiento. Anote sus observaciones.

El procedimiento y los resultados, fueron algo parecidos, en la tabla con la corriente alterna, que la directa, aunque la corriente directa era mayor que la alterna. Pero los resultados que se aprecian con respecto a la primera tabla, no varían mucho.

17) Agregue un foco a cada interruptor, como lo muestra la figura:

18)Realice nuevamente las mediciones en el foco 1.

Foco 19 V

19)Sustituya el transformador por una fuente de C.D. de 15 volts. Repita el procedimiento.

La energía eléctrica aumento, por tanto la corriente que tenía el foco 1 ahora era mayor.

Foco 111.5 V

20)Alambre el arreglo:

21)Coloque el interruptor 1 en la posición 1.22)Coloque el interruptor 2 en la posición 1.23)Coloque el interruptor 1 en la posición 2.24)Coloque el interruptor 2 en la posición 2. 25)Anote sus observaciones en cada paso.

El foco prende ya que la corriente pasa a través del circuito, porque el interruptor 1 está conectado con la posición 1, mientras los interruptores estén conectados con sus conexiones respectivas, el foco prendera, por ejemplo en la imagen del arreglo, el 2 con el 2, prenderán, ya que están unidos, pero si se uno con dos, entonces no habrá una unión para poder pasar la corriente.

Resultados obtenidos con el ultimo arregloInterruptor 1 en la posición 1 EncendidoInterruptor 2 en la posición 1 Apagado Interruptor 1 en la posición 2 Encendido Interruptor 2 en la posición 2 Apagado

26) Mida 10 volts en vacío en la fuente 1, y 5 volts en la fuente 2.

La medida fue de 15 volts.

27)Arme el siguiente circuito:

28)Mida el voltaje entre los puntos a y b. Anote sus observaciones.

La medida final fue de 15 volts, ya que las corrientes se suman. En una es 10 volts más la otra que es 5 volts dan como resultado 15 volts.

CUESTIONARIO FINAL

1. Diga que es un circuito eléctrico.Es la unión o conexión de varios componentes conectados entre sí de modo que resulta una variedad infinita de trayectorias que puede tener un circuito y por tanto se trata de las formas y opciones a través de las cuales puede circular una corriente eléctrica de modo que pueda llevar a cabo un trabajo útil.

2. ¿existe diferencia entre el voltaje medido en vacío con respecto al medido con carga?Según los resultados que se obtuvieron podemos decir que si hay diferencia tomando en cuenta que en vacío el voltaje era nulo y con carga si existía un voltaje.

3. Explique su respuesta a la pregunta anterior.Podemos explicar lo anterior si tomamos en cuenta que en un circuito medido en vacío no va a existir un flujo de voltaje por que no existe tal voltaje, no hay nada para medir. La carga, es de alguna manera, lo que fluye a través del circuito y sin ésta no hay voltaje.

4. ¿Cómo se conecta un multímetro para medir voltaje?En este caso muy especifico de la practica el multímetro contaba con un par de cable que iban conectados a cada uno de los dos extremos del foco (como se ve en la imagen), para un multímetro previamente tenemos que ajustarlo de modo que la lectura que vemos en pantalla sea la que buscamos, que seria en volts y no en ninguna otra magnitud o unidad.

5. Diga que es un circuito abierto.Se trata de todo aquel circuito que carece de un conductor de corriente, ya sea que éste no esté o que está siendo interrumpido, de manera accidental o intencionalmente por medio de un interruptor; por lo tanto no existe un flujo de corriente eléctrica, y el sistema se dice cerrado.

6. Diga que es un circuito cerrado.Se refiere al sistema de una o más trayectorias de las cuales al menos una se encuentra cerrada y por tanto hay un flujo continuo de corriente eléctrica. Es el tipo de circuito que carece de un interruptor abierto y en el que siempre hay corriente fluyendo.

7. Investiga las características físicas de un circuito conectado en:A) Serie

Los generadores, resistencias, condensadores, interruptores y demás componentes se encuentran conectados de manera simultánea o uno después de otro sin interrumpir la corriente.

B) ParaleloPara este caso nos encontramos con los mismo componentes pero cambia totalmente el modo en el que hacemos las conexiones entre cada componente (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros.) ahora se conectan variadamente, con interruptores que no necesariamente tienen que estar antes que otro, sino que pueden estar conectados al mismo tiempo a la misma altura

sobre la misma línea, pero al termino del circuito debe de haber un componente que los vuelva a unir y los haga uno.

8. En el punto 17, ¿varia el voltaje en el foco 1 al cambiar la posición de los interruptores? Explique.Según las lecturas que habíamos obtenido previamente con el mismo arreglo pero sin los últimos aditamentos, que fueron los focos, notamos que sí hubo una diferencia en el voltaje. Vemos anteriormente el voltaje oscilaba entre los 14 volts y con los nuevos focos fue de 10.8 volts.

9. Mencione alguna aplicación de un interruptor de tres vías.Que podemos utilizar éste tipo de conexiones cuando queremos controlar varios circuitos desde un mismo sitio, por ejemplo, con un par de interruptores que se encuentren en el mismo lugar podemos prender o apagar ya sea el ventilador, la luz o una lámpara que estén conectadas al mismo circuito.

10.¿Qué ventaja se obtiene al conectar fuentes en serie?Que de alguna manera el voltaje no se ve afectado en ausencia claro de un interruptor y esto nos ayuda puesto que no tenemos que preocuparnos por el nivel o la medida de voltaje que llegara en la salida y si éste será diferente al de entrada.

11.¿Cuál es el propósito de conectar fuentes en paralelo?

Tiene la ventaja que como lo vimos es como si cada foco que tenemos conectado tuviera su propio interruptor y por tanto se vuelve independiente de tenerlo cerrado o abierto sin que se vean afectados los demás focos. Así de este modo podemos abrir un interruptor sin que el interruptor cerrado de al lado se vea afectado de ninguna manera.

CONCLUSIONES

En esta práctica pudimos observar el comportamiento de los circuitos dependiendo del arreglo al cual estén sometidos. En el caso de los circuitos que estaban en serie podemos concluir que cuando abríamos el interruptor la corriente se veía afectada y por tanto el foco no prendía hasta que cambiáramos el interruptor a cerrado. Para los circuitos en paralelo podemos decir que es un más diverso y de alguna manera hace más independiente a cada una de las componentes que completan al sistema. De este modo si interrumpíamos la corriente en uno de los interruptores en paralelo, en alguno de los interruptores restantes el flujo continuaría.Algo que debemos destacar es que en el circuito en serie el voltaje no se vio afectado, algo que no sucedió con el arreglo en paralelo.

Bibliografía

Robert Resnick, Física vol. 1, compañía editorial continental, s.a.de c.v. México.

Física universitaria, Novena edición, Pearson Educación.

Física Elemental: Clasica y Moderna, Richard T. Weidner,compañía editorial continental, s.a. México.